5.4 单相桥式相控整流电路

电力电子学

—交流/直流变换器

华中科技大学电气与电子工程学院

第5章交流/直流变换器02整流的基本原理

03负载性质对整流特性的影响04交流电路电感对整流特性的影响目录

05相控有源逆变电路06

三相高频PWM 整流

01

整流器的类型和性能指标

单相桥式相控整流电路

01单相桥式相控整流电路的介绍目录

02电路结构与整流原理

03小结与思考

01

单相桥式相控整流电路的介绍

相控整流电路：实现AC －DC 电能变换的晶闸管电路，通过改

变晶闸管的延迟触发控制角调控整流输出电压的平均值。半控开关器件

晶闸管: 开通可控特性（承受正向电压，且有触发脉冲）

单向导电性

T 1T 2

T 3T 4

i D

R v s

v D

v 1

i 1a

b i S

02

电路结构与整流原理

T 1T 2

T 3

T 4

R v s

v D

v 1

a

b 模态一

T 1T 2

T 3T 4

i D

R v s

v D

v 1

i 1a

b i S 模态二

w t

w t

w t

a v s v G v D w t

v T1, 4

T 1T 4导通

T 1T

4

π2π

T 1T 2

T 3

T 4

R v s

v D

v 1

a

b 模态三

模态四

T 1T 2

T 3T 4

i D

R v s

v D

v 1

i 1a

b i S w t

w t

w t

a v s v G v D w t

v T1, 4

T 2T

3

T 2T 3导通

T 1T 2

T 3T 4

i D

R v s

v D

v 1

i 1a

b i S 控制角a ：晶闸管的自然导通点到施加触发信

号瞬间对应的电角度

导通角θ：一个周期内持续导通时间对应的电

角度，θ=π-a

移相：改变控制角，实现相控移相范围：控制角变化范围同步：使触发信号与交流电源频率和相位

保持协调

换相(换流)：一个晶闸管导通电流到另一个晶闸

管导通电流的过程

名词术语

w t

w t

0w t

a v s v G v D q

T 1,T 4T 2,T 3

()s S 0

πD D s 11co 220.9s 1cos 1cos 2sin d =π22π2

V V V V V t t a a a a

w w +++===⎰⏹输出直流电压平均值V D :

T 1T 2

T 3T 4

i D

R v s

v D

v 1

i 1a

b i S w t

a v D q

☐α愈大，输出电压平均值V D 愈小；☐当α＝0，V D 为最大值；当α＝π，V D =0；☐α的移相范围：0~π

T 1T 2

T 3T 4

i D

R v s

v D

v 1

i 1a

b i S w t

i s w t

a

v D q

输出电压

2

输出电流

3

输入电压

1

输入电流

4

1. 平均值V D

2. 有效值V rms

s D rms S 221cos sin 2; 22V V V V a a πa πππ

+-==+

1. 平均值I D

2. 有效值I L

s D S L 221cos ;

2

sin 22V I R V I R a

πa πa ππ

+=-=+

1. 有效值I S

S L

I I =rms L rms S S S sin 2PF 2V I V P S V I V a πa ππ

-====+

s s 2sin v V t

w =已知：w t

v s

sin 2PF 2P S a πa ππ

-==+

T 1T 2

T 3T 4

i D

R v s

v D

v 1

i 1a

b i S 控制角a 0︒ 30︒ 60︒ 90︒ 120︒ 150︒ 180︒ PF

1

0.971

0.898

0.707

0.427

0.17

控制角a 对功率因数PF 的影响

控制角a 较大使功率因数PF 很低，交流电源的利用率很低！